Бактерии могут создать жидкость с отрицательной вязкостью

Активно и согласованно двигающиеся бактерии могут придать жидкости невозможную в других случаях отрицательную вязкость. К такому выводу пришли физики, которые теоретически изучили свойства жидкости в присутствии таких бактерий. В ходе работы ученые также смогли описать уже наблюдавшийся случай падения вязкости до нуля — как у сверхтекучих жидкостей. Статья с результатами опубликована в журнале Physical Review Letters.

Обычные жидкости, такие как вода или масло, сопротивляются движению. Это свойство называется вязкостью. Так называемые квантовые сверхтекучие жидкости в идеальной ситуации при близкой к абсолютному нулю температуре полностью ее лишены. Ученые уже знают, что присутствие активно двигающихся частиц (бактерий) может изменять эффективную вязкость системы вплоть до нуля, то есть создавать лишенный трения поток.

«Этот феномен (невязкого течения в присутствии бактерий, — прим. Indicator.Ru) наблюдался экспериментально, но детальной теории, которая бы его объясняла, не существовало, — говорит Орор Луаси из Бристольского университета в Великобритании. — Более того, оставался открытым фундаментальный вопрос, можно ли этот эффект усилить еще больше, делая кажущуюся вязкость отрицательной. Это означает, что сдвиговое течение жидкости с взвешенными в ней бактериями вместо того, чтобы тратить энергию, будет совершать работу для того, чтобы поддерживать свое движение. Это невозможно в пассивных и "обычных" жидкостях».

В новой работе физики исследуют влияние самоорганизующегося коллективного движения микроорганизмов на гидродинамические свойства среды. Оказывается, что в некоторых случаях бактерии могут создавать необычную жидкость с отрицательной вязкостью. Более того, переход в такой режим можно контролировать, изменяя форму сосуда.

«Это показывает, что микроскопическую активность бактерий можно превратить в макроскопически полезную механическую мощность. Другими словами, можно заставить бактерии работать совместно для питания устройств большего размера, — подытоживает Луаси. — Важно отметить, что мы не получаем что-то из ничего, так как не нарушаем никакие законы термодинамики. Бактерии превращают питательные вещества, которые они поглощают, в механическую работу путем движения сквозь среду, поэтому их пища будет "топливом" для подобной предполагаемой машины». Теперь ученые намерены экспериментально подтвердить существование такого режима течения.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.